근궤적과 자동제어의 보상

전기기사 필기 2020년 3회 69번

Q문제

폐루프 시스템에서 응답의 잔류 편차 또는 정상상태오차를 제거하기 위한 제어 기법은?

유사 문제 링크

선택지 분석

비례 제어

비례 제어(P 제어)는 제어 편차에 비례하는 제어 신호를 생성하지만, 구조적으로 잔류 편차(Offset)가 발생할 수밖에 없습니다.

적분 제어

적분 제어(I 제어)는 오차의 누적값을 제어량으로 사용하여 정상상태오차를 제거합니다.

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Step 1: 적분 제어의 원리를 파악합니다. 적분 제어는 오차를 시간에 대해 적분하여 제어 신호를 생성하므로, 미세한 오차가 남아있더라도 시간이 지남에 따라 제어량이 커져 오차를 0으로 만듭니다.

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Step 2: 시스템 형(Type)의 변화를 확인합니다. 적분기가 추가되면 시스템의 형이 높아지며, 이는 특정 입력(계단 입력 등)에 대한 정상상태오차를 0으로 만드는 효과를 가져옵니다.

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Step 3: 결론을 도출합니다. 따라서 잔류 편차를 완전히 제거하여 정밀도를 높이는 데 가장 적합한 기법은 적분 제어입니다.

미분 제어

미분 제어(D 제어)는 오차의 변화율에 반응하여 응답 속도를 개선하고 제동을 거는 역할을 할 뿐, 정상상태오차를 제거하는 기능은 없습니다.

on - off 제어

온-오프 제어는 설정값을 기준으로 출력을 켜고 끄는 단순한 방식이며, 필연적으로 헌팅(진동) 현상이 발생하여 잔류 편차 제거에 부적합합니다.

적분 제어를 사용하면 시스템이 불안정해질 수도 있나요?

네, 적분 제어는 정상상태오차를 제거하는 장점이 있지만, 위상 지연을 발생시켜 시스템의 안정도를 저하시키고 응답 속도를 늦출 수 있습니다.

비례 적분(PI) 제어를 사용하는 이유는 무엇인가요?

비례 제어의 빠른 응답성과 적분 제어의 잔류 편차 제거 능력을 동시에 얻기 위해 두 방식을 조합하여 사용합니다.